KR20090079873A - Dc converter - Google Patents

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KR20090079873A
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산켄덴키 가부시키가이샤
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Abstract

a first transformer having at least a primary winding (P1), first secondary windings (S11, S12), second secondary windings (S13, 14); a second transformer having at least a primary winding (P2) and first secondary windings (S21, S22); a parallel circuit having a parallel connection of a series circuit connecting a reactor (Lr1) to the primary winding of the first transformer in series and a series circuit connecting a reactor (Lr2) to the primary winding of the second transformer; a conversion circuit which converts a DC voltage of a DC power source into an AC voltage for output to the parallel circuit; a first rectification smoothing circuit which rectifies/smoothes a first voltage generated in the first secondary winding of the first transformer; and a second rectification smoothing circuit which rectifies/smoothes a second voltage generated in the first secondary winding of the second transformer and different from the first voltage. The second secondary winding of the first transformer is connected in parallel to the first secondary winding of the second transformer.

Description

직류 변환 장치{DC CONVERTER}DC converter {DC CONVERTER}

본 발명은 고효율이고 소형이며 저렴한 직류 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high efficiency, compact and inexpensive DC converter.

도 2는 관련된 다출력 직류 변환 장치의 회로 구성을 도시한다. 도 1는 관련된 다출력 직류 변환 장치를 설명하기 위한 기본 회로의 예로서 일본 특허 공개 공보 제2003-319650호에 개시된 단출력 직류 변환 장치의 회로 구성을 도시한다.2 shows a circuit configuration of a related multi-output DC converter. 1 shows a circuit configuration of a short output DC converter disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-319650 as an example of a basic circuit for explaining a related multi-output DC converter.

도 1에 도시된 직류 변환 장치는, 하프브리지 회로로 구성되며, 직류 전원(Vin)의 양단에는 MOSFET으로 이루어진 스위칭 소자(Q1)와 MOSFET으로 이루어진 스위칭 소자(Q2)의 직렬 회로가 연결된다. 스위칭 소자(Q2)의 드레인이 직류 전원(Vin)의 양극에 연결되며, 스위칭 소자(Q1)의 소스가 직류 전원(Vi)의 음극에 연결된다.The DC converter shown in FIG. 1 is composed of a half bridge circuit, and a series circuit of a switching element Q1 made of a MOSFET and a switching element Q2 made of a MOSFET is connected to both ends of the DC power supply Vin. The drain of the switching element Q2 is connected to the anode of the DC power supply Vin, and the source of the switching element Q1 is connected to the cathode of the DC power supply Vi.

스위칭 소자(Q1)의 드레인-소스 사이에는, 다이오드(D1) 및 전압 공진 커패시터(Crv)가 병렬로 연결되며, 또한, 리액터(Lr1), 트랜스포머(T1)의 1차 권선(P1) 및 전류 공진 커패시터(Cri)의 직렬 회로가 연결된다. 리액터(Lr1)는 트랜스포머(T1)의 1차 2차 사이의 누설 인덕턴스로 이루어지며, 1차 권선(P1)에는 여자 인덕턴스가 리액터(Lp1)로서 등가적으로 접속된다. 스위칭 소자(Q2)의 드레인-소스 사이에는 다이오드(D2)가 병렬로 연결된다.Between the drain-source of the switching element Q1, the diode D1 and the voltage resonant capacitor Crv are connected in parallel, and also the reactor Lr1, the primary winding P1 of the transformer T1 and the current resonance The series circuit of the capacitor Cri is connected. Reactor Lr1 consists of a leakage inductance between the primary and secondary of transformer T1, and an excitation inductance is equivalently connected as reactor Lp1 to primary winding P1. The diode D2 is connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q2.

트랜스포머(T1)의 권선의 권취 시작은 검은 점 "●"로 표시한다. 트랜스포머(T1)의 2차 권선(S1)의 일단(검은 점이 찍힌 측)에는 다이오드(D3)의 아노드가 연결되고, 트랜스포머(T1)의 2차 권선(S1)의 타단 및 트랜스포머(T1)의 2차 권선(S2)의 일단(검은 점이 찍힌 측)은 평활용 커패시터(Co1)의 일단에 연결되고, 트랜스포머(T1)의 2차 권선(S2)의 타단은 다이오드(D4)의 아노드에 연결된다. 다이오드(D3)의 캐소드와 다이오드(D4)의 캐소드는 커패시터(Co1)의 타단에 연결된다. 커패시터(Co1)의 양단에는 부하(Ro1)가 연결된다.The winding start of the winding of the transformer T1 is marked with a black dot "●". One end of the secondary winding S1 of the transformer T1 (the side with the black dot) is connected to the anode of the diode D3, and the other end of the secondary winding S1 of the transformer T1 and the transformer T1 of the transformer T1. One end of the secondary winding S2 (the side with a black dot) is connected to one end of the smoothing capacitor Co1, and the other end of the secondary winding S2 of the transformer T1 is connected to the anode of the diode D4. do. The cathode of the diode D3 and the cathode of the diode D4 are connected to the other end of the capacitor Co1. A load Ro1 is connected to both ends of the capacitor Co1.

제어회로(10)는, 커패시터(Co1)로부터 출력 전압(Vo)에 기초하여 스위칭 소자(Q1) 및 스위칭 소자(Q2)를 교대로 온/오프하는 PFM 제어(w파수제어)를 수행하고, 커패시터(Co1)의 출력 전압(Vo)이 일정해 지도록 제어한다.The control circuit 10 performs PFM control (w wave control) for alternately turning on / off the switching element Q1 and the switching element Q2 based on the output voltage Vo from the capacitor Co1, and the capacitor The output voltage Vo of Co1 is controlled to be constant.

다음으로 이와 같이 구성된 관련 직류 변환 장치의 동작을 도 4에 도시된 타이밍 차트를 참조하여 상세히 설명한다.Next, the operation of the related DC converter thus configured will be described in detail with reference to the timing chart shown in FIG. 4.

도 4에서, VQ1은 스위칭 소자(Q1)의 드레인-소스 사이의 전압이고, IQ1는 스위칭 소자(Q1)의 드레인 전류이고, VQ2는 스위칭 소자(Q2)의 드레인-소스 사이의 전압이고, IQ2는 스위칭 소자(Q2)의 드레인 전류이고, VCri는 전류 공진 커패시터(Cri)의 양단의 전압이고, VD3은 다이오드(D3)의 양단의 전압이고, ID3은 다이오드(D3)의 전류이고, VD4는 다이오드(D4)의 양단의 전압이고, ID4은 다이오드(D4)의 전류이다.In Fig. 4, VQ1 is the voltage between the drain-source of switching element Q1, IQ1 is the drain current of switching element Q1, VQ2 is the voltage between the drain-source of switching element Q2, and IQ2 is Is the drain current of the switching element Q2, VCri is the voltage across the current resonant capacitor Cri, VD3 is the voltage across the diode D3, ID3 is the current across the diode D3, and VD4 is the diode ( The voltage at both ends of D4), and ID4 is the current of the diode D4.

더욱이, 스위칭 소자(Q1)와 스위칭 소자(Q2)가 모두 오프 상태인 데드타임을 포함하며, 스위칭 소자(Q1)와 스위칭 소자(Q2)는 교대로 온/오프 동작하는 것으로 한다.Further, it is assumed that both the switching element Q1 and the switching element Q2 include dead time in the off state, and the switching element Q1 and the switching element Q2 are alternately turned on / off.

우선, 시각 t0 ~ 시각 t1의 기간에는 시각 t0에서 스위칭 소자(Q2)가 온에서오프로 된다. 스위칭 소자(Q2)가 온인 상태에서, 트랜스포머(T1)의 1차측은 Vin, Q2, Lr1, Lp1, Cri, Vin을 따라 연장하는 경로를 시계 방향으로 전류가 흘러가고 트랜스포머(T1)의 2차측은 Co1, Ro1, Co1을 따라 연장하는 경로에서 전류가 흘러간다.First, in the period of time t0 to time t1, the switching element Q2 is turned on and off at time t0. With the switching element Q2 on, the primary side of the transformer T1 flows in a clockwise direction along a path extending along Vin, Q2, Lr1, Lp1, Cri, Vin and the secondary side of the transformer T1 Current flows in a path extending along Co1, Ro1, Co1.

스위칭 소자(Q2)가 오프되면, 트랜스포머(T1)의 1차측에 흐르는 전류는 스위칭 소자(Q2)로부터의 전압 공진 커패시터(Crv)로 시프트시키고, Crv, Lr1, Lp1, Cri, Crv를 따라 연장하는 경로를 따라 시계 방향으로 전류가 흐른다.When the switching element Q2 is off, the current flowing to the primary side of the transformer T1 is shifted to the voltage resonant capacitor Crv from the switching element Q2, and extends along Crv, Lr1, Lp1, Cri, Crv. Current flows clockwise along the path.

따라서, 전압 공진 커패시터(Crv)는 스위칭 소자(Q2)가 온인 상태에서는 대략 직류 전원(Vin)의 전압이지만, 0V까지 방전된다(이하, 직류 전원(Vin)의 전압도 Vin으로 표시한다).Therefore, the voltage resonant capacitor Crv is approximately the voltage of the DC power supply Vin in the state where the switching element Q2 is on, but is discharged to 0V (hereinafter, the voltage of the DC power supply Vin is also denoted by Vin).

따라서, 전압 공진 커패시터(Crv)의 전압은 스위칭 소자(Q1)의 전압과 같기 때문에, 스위칭 소자(Q1)의 전압(VQ1)은 Vin으로부터 0V로 감소한다. 스위칭 소자(Q2)의 전압(VQ2)은 (Vin - VQ1)을 가지며, 0V로부터 Vin로 상승한다.Therefore, since the voltage of the voltage resonant capacitor Crv is equal to the voltage of the switching element Q1, the voltage VQ1 of the switching element Q1 decreases from Vin to 0V. The voltage VQ2 of the switching element Q2 has (Vin-VQ1) and rises from 0V to Vin.

시각 t1 ~ 시각 t2의 기간에는, 시각 t1에서 전압 공진 커패시터(Crv)의 전압이 0V까지 감소하고, 다이오드 D1은 도통하며, D1, Lr1, Lp1(P1), Cri, D1을 따라 연장하는 경로를 시계 방향으로 전류가 흘러간다. 또한, 트랜스포머(T1)의 2차 권선(S2)의 전압이 출력 전압(Vo)에 도달하고, 트랜스포머(T1)의 2차측은 Co1, Ro1, Co1을 따라 연장하는 경로와 S2, D4, Co1, S2를 따라 연장하는 경로를 전류가 흘러간다. 또한, 시각 t1 ~ t2의 기간에는 스위칭 소자(Q1)의 게이트 신호를 온으로 함으로써 스위칭 소자(Q1)는 제로 전압 스위칭(ZVO) 및 제로 전류 스위칭(ZCO) 동작을 수행한다.In the period of time t1 to time t2, at time t1, the voltage of the voltage resonant capacitor Crv decreases to 0 V, the diode D1 conducts, and a path extending along D1, Lr1, Lp1 (P1), Cri, and D1. Current flows clockwise. In addition, the voltage of the secondary winding S2 of the transformer T1 reaches the output voltage Vo, and the secondary side of the transformer T1 has a path extending along Co1, Ro1, Co1, and S2, D4, Co1, Current flows through the path extending along S2. In the period t1 to t2, the gate element of the switching element Q1 is turned on so that the switching element Q1 performs zero voltage switching (ZVO) and zero current switching (ZCO) operations.

시각 t2 ~ 시각 t3의 기간에는, 시각 t2에서 스위칭 소자(Q1)가 온 상태가 되고, Cri, Lp1(p1), L1r, Q1, Cr1을 따라 연장되는 경로를 반시계 방향으로 전류가 흐르고, 전류 공진 커패시터(Cri)의 전압(VCri)은 감소한다. 또한, 트랜스포머(T1)의 2차측에는 S2, D4, Co1, S2를 따라 연장되는 경로와 Co1, Ro1, Co1을 따라 연장하는 경로를 전류가 흘러간다. 2차 권선(S2)의 전압은 출력 전압(Vo)의 전압으로 클램핑되고, 1차 권선(P1)의 전압은 출력 전압(Vo)의 권선비의 전압으로 클램핑되어, 트랜스포머(T1)의 1차측은 리액터(Lr1) 및 전류 공진 커패시터(Cri)에 의한 공진 전류가 흐른다.In the period of time t2 to time t3, the switching element Q1 is turned on at time t2, and current flows in a counterclockwise direction along a path extending along Cri, Lp1 (p1), L1r, Q1, Cr1, and the current. The voltage VCri of the resonant capacitor Cri decreases. In addition, a current flows through a path extending along S2, D4, Co1, S2 and a path extending along Co1, Ro1, Co1 on the secondary side of the transformer T1. The voltage of the secondary winding S2 is clamped to the voltage of the output voltage Vo, the voltage of the primary winding P1 is clamped to the voltage of the turns ratio of the output voltage Vo, so that the primary side of the transformer T1 Resonant currents flow by the reactor Lr1 and the current resonant capacitor Cri.

시간 t3 ~ 시각 t4의 기간에는, 시각 t3에서 2차 권선(S2)의 전압이 출력 전압(Vo) 이하로 되고, 트랜스포머(T1)의 2차측의 전류는 없게 되어, 트랜스포머(T1)의 2차측에는 Co1, Ro1, Co1을 따라 연장하는 경로를 전류가 흘러간다. 또한, 트랜스포머(T1)의 1차측은 Cri, Lp1, Lr1, Q1, Cri을 따라 연장하는 경로를 전류가 흘러가고, 트랜스포머(T1)의 1차측에는 2개의 리액터(Lr1, Lp1)의 합(Lr1+Lp2)과 전류 공진 커패시터(Cri)에 의한 공진 전류가 흘러간다.In the period of time t3-time t4, the voltage of the secondary winding S2 becomes below the output voltage Vo at time t3, and there is no current on the secondary side of transformer T1, and the secondary side of transformer T1 is lost. In the current flows through the path extending along Co1, Ro1, Co1. In addition, a current flows through a path extending along Cri, Lp1, Lr1, Q1, and Cri on the primary side of the transformer T1, and a sum (Lr1) of the two reactors Lr1 and Lp1 on the primary side of the transformer T1. + Lp2) and a resonant current flow by the current resonant capacitor Cri.

시각 t4 ~ t5의 기간에는, 시각 t4에서 스위칭 소자(Q1)이 온되고, 트랜스포머(T1)의 1차측에 흐르는 전류는 스위칭 소자(Q1)으로부터 전압 공진 커패시터(Crv)로 시프트되어, Lp1, Lr1, Crv, Cri, Lp1을 따라 연장하는 경로를 반시계 방향으로 전류가 흘러간다.In the time period t4 to t5, the switching element Q1 is turned on at time t4, and the current flowing to the primary side of the transformer T1 is shifted from the switching element Q1 to the voltage resonant capacitor Crv, thereby causing Lp1 and Lr1. , Crv, Cri, Lp1 extends the current in a counterclockwise direction.

따라서, 전압 공진 커패시터(Crv)는 스위칭 소자(Q1)가 온인 상태에는 실질적으로 0V이지만 Vin까지 충전된다. 따라서, 전압 공진 커패시터(Crv)의 전압은 스위칭 소자(Q1)의 전압(VQ1)과 같아지고, 스위칭 소자(Q1)는 0V로부터 Vin까지 상승한다. 또한, 스위칭 소자(Q2)의 전압(VQ2)은 (Vin - VQ1)이고 Vin에서 0V까지 감소한다.Therefore, the voltage resonant capacitor Crv is charged to Vin although it is substantially 0V while the switching element Q1 is on. Therefore, the voltage of the voltage resonant capacitor Crv becomes equal to the voltage VQ1 of the switching element Q1, and the switching element Q1 rises from 0V to Vin. In addition, the voltage VQ2 of the switching element Q2 is (Vin-VQ1) and decreases from Vin to 0V.

시각 t5 ~ 시각 t6의 기간에는 시각 t5에서 전압 공진 커패시터(Crv)의 전압이 Vin까지 상승하고, 다이오드(D2)가 도통하여, Lp1(P1), Lr1, D2, Vin, Cri, Lp1(P1)을 따라 연장하는 경로를 반시계 방향으로 전류가 흘러간다. 또한, 트랜스포머(T1)의 2차 권선(S1)의 전압이 출력 전압(Vo)에 도달하고, 트랜스포머(T1)의 2차측은 Co1, Ro1, Co1을 따라 연장하는 경로와 S1, D3, Co1, S1을 따라 연장하는 경로를 전류가 흘러간다. 또한, 시각 t5 ~ 시각 t6의 기간에서, 스위칭 소자(Q2)의 게이트 신호를 온으로 함으로써 스위칭 소자(Q2)의 제로 전압 스위칭 및 제로 전류 스위칭 동작을 수행한다.In the period of time t5 to time t6, the voltage of the voltage resonant capacitor Crv rises to Vin at time t5, and the diode D2 conducts and Lp1 (P1), Lr1, D2, Vin, Cri, and Lp1 (P1). The current flows in a counterclockwise direction along the path extending along. In addition, the voltage of the secondary winding S1 of the transformer T1 reaches the output voltage Vo, and the secondary side of the transformer T1 has a path extending along Co1, Ro1, Co1, and S1, D3, Co1, Current flows through the path extending along S1. Further, in the period of time t5 to time t6, the zero voltage switching and zero current switching operations of the switching element Q2 are performed by turning on the gate signal of the switching element Q2.

시각 t6 ~ 시각 t7의 기간에는 시각 t6에서 스위칭 소자(Q2)가 온이 되고, Vin, Q2, Lr1, Lp1(P1), Cr1, Vin을 따라 연장하는 경로를 시계 방향으로 전류가 흘러가고, 전류 공진 커패시터(Cri)의 전압(Vcri)이 상승한다. 또한, 트랜스포머(T1)의 2차측에는 S1, D3, Co1, S1을 따라 연장하는 경로와 Co1, Ro1, Co1을 따라 연장하는 경로를 전류가 흘러간다. 2차 권선(S1)의 전압은 출력 전압(Vo)의 전압으로 클램핑되고, 1차 권선(P1)의 전압은 출력 전압(Vo)의 권선비의 전압으로 클 램핑되어 트랜스포머(T1)의 1차측은 리액터(Lr1)와 전류 공진 커패시터(Cri)에 의한 공진 전류가 흐른다.In the period of time t6 to time t7, the switching element Q2 is turned on at time t6, and current flows in a clockwise direction along a path extending along Vin, Q2, Lr1, Lp1 (P1), Cr1, and Vin. The voltage Vcri of the resonant capacitor Cri rises. In addition, a current flows through a path extending along S1, D3, Co1, S1 and a path extending along Co1, Ro1, Co1 on the secondary side of the transformer T1. The voltage of the secondary winding S1 is clamped to the voltage of the output voltage Vo, the voltage of the primary winding P1 is clamped to the voltage of the turns ratio of the output voltage Vo so that the primary side of the transformer T1 Resonant current flows by the reactor Lr1 and the current resonant capacitor Cri.

시각 t7 ~ t8의 기간에는, 시각 t7에서 2차 권선(S1)의 전압이 출력 전압(Vo) 이하로 되어, 트랜스포머(T1)의 2차측은 Co1, Ro1, Co1을 따라 연장하는 경로를 전류가 흘러간다. 또한, 트랜스포머(T1)의 1차측은 Vin, Q2, Lr1, Lp1, Cri, Vin에 따라 연장된 경로를 시계 방향으로 전류가 흘러가고, 트랜스포머(T1)의 1차측에는 2개의 리액터(Lr1, Lp1)의 합(Lr1+Lp1)과 전류 공진 커패시터(Cri)에 의한 공진 전류가 흐른다.In the period of time t7 to t8, at time t7, the voltage of the secondary winding S1 becomes equal to or less than the output voltage Vo, and the secondary side of the transformer T1 passes through a path extending along Co1, Ro1, Co1. Flows. In addition, the primary side of the transformer T1 flows in a clockwise direction along a path extending along Vin, Q2, Lr1, Lp1, Cri and Vin, and the two reactors Lr1 and Lp1 on the primary side of the transformer T1. The sum of Lr1 + Lp1 and the resonant current by the current resonant capacitor Cri flow.

이와 같이, 도 1에 도시된 관련 직류 변환 장치에는, 듀티를 실질적으로 50%인 펄스 신호를 이용하여 스위칭 소자(Q1), 스위칭 소자(Q2)의 스위칭 주파수를 제어함으로써 리액터(Lr1), 리액터(Lp1) 및 전류 공진 커패시터(Cri)에 의한 공진 전류를 변화시키고, 출력 전압(Vo)을 제어한다. 즉, 스위칭 주파수를 높이고 출력 전압(Vo)을 낮춘다.As described above, the associated DC converter shown in FIG. 1 uses the pulse signal having a duty of substantially 50% to control the switching frequency of the switching element Q1 and the switching element Q2 to react the reactor Lr1 and the reactor ( The resonant currents by Lp1) and the current resonant capacitor Cr are changed, and the output voltage Vo is controlled. That is, the switching frequency is increased and the output voltage Vo is lowered.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 이 회로 방식의 출력 평활 수단은 커패시터 입력 방식이어서, 트랜스포머(T1)의 2차측을 다출력으로 구성하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 트랜스포머(T1a)의 2차 권선(S13, S14) 이외에 별도의 2차 권선(S11, S12)을 추가하고, 2차 권선(S11, S12)의 전압을 정류 및 평활함으로써 간단히 다출력 전원 회로를 구성한다. 또한, 2차 권선(S11, S12) 및 2차 권선(S13, S14)을 조밀하게 결합시킴으로써 다출력의 각 출력 전압은 권선비에 비례하는 전압을 출력하며, 크로스 레귤레이션(cross regulation)도 양호해진다.In addition, as shown in FIG. 1, the output smoothing means of this circuit method is a capacitor input method, and when the secondary side of the transformer T1 is configured to have multiple outputs, as shown in FIG. In addition to the secondary windings S13 and S14, additional secondary windings S11 and S12 are added, and the voltages of the secondary windings S11 and S12 are rectified and smoothed to simply configure a multi-output power supply circuit. In addition, by densely combining the secondary windings S11 and S12 and the secondary windings S13 and S14, each output voltage of the multiple outputs outputs a voltage proportional to the turns ratio, and cross regulation is also good.

이에 의해, 트랜스포머(T1)의 2차측의 출력 전압(Vo)은 2차측의 권선 수에 비례하는 전압이기 때문에, 트랜스포머(T1)의 2차측의 권선 수가 커지면 커질수록 세밀한 출력 전압을 설정할 수 있다.As a result, the output voltage Vo on the secondary side of the transformer T1 is a voltage proportional to the number of turns on the secondary side, so that the larger the number of turns on the secondary side of the transformer T1, the finer the output voltage can be set.

[발명의 개시][Initiation of invention]

그러나, 2차 권선의 권선수를 증가시키는 것은 2차 권선의 저항값을 크게 하기 때문에 동손을 크게 한다. 그러므로, 통상의 설계에는 출력 전력이 크게 되면 트랜스포머의 코어의 단면적을 증가시키고 2차측의 권선 수를 감수시켜 코어 손실과 권선 손실이 같은 정도로 트랜스포머의 설계를 수행한다.However, increasing the number of turns of the secondary winding increases the resistance of the secondary winding, thereby increasing the copper loss. Therefore, in the conventional design, when the output power is large, the cross-sectional area of the core of the transformer is increased and the number of turns on the secondary side is taken to perform the design of the transformer to the same degree as the core loss and the winding loss.

따라서, 출력 전력이 크게 되면 출력 전압을 세밀하게 설정할 수 없고, 도 2에 도시된 바와 같은 트랜스포머의 2개의 2차 권선으로부처의 권선비에 비례하는 바람직한 2개의 출력 전압을 공급받는 것은 곤란하다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 스위칭 소자(Q1, Q2)와 트랜스포머(T1)을 포함하는 제1 컨버터 및 스위칭 소자(Q3, Q4)와 트랜스포머(T2)를 포함하는 제2 컨버터의 2개의 컨버터가 요구된다.Therefore, if the output power is large, the output voltage cannot be set finely, and it is difficult to supply two preferable output voltages proportional to the turns ratio of the portion to the two secondary windings of the transformer as shown in FIG. Accordingly, as shown in FIG. 3, two converters of the first converter including the switching elements Q1 and Q2 and the transformer T1 and the second converter including the switching elements Q3 and Q4 and the transformer T2. Is required.

또한, 2차 권선의 권선수를 크게 할 때 이에 비례하여 1차 권선도 증가하여야만 하고, 공진 회로를 구성하는 리액터(Lr1)에 트랜스포머(T1)의 1차 권선 및 2차 권선 사이의 누설 인덕턴스를 이용하는 경우에는 아래에 설명된 문제도 발생한다.In addition, when the number of turns of the secondary winding is increased, the primary winding must increase in proportion to this, and the leakage inductance between the primary winding and the secondary winding of the transformer T1 is applied to the reactor Lr1 constituting the resonance circuit. If used, the problem described below also occurs.

즉, 트랜스포머(T1)의 1차 권선을 증가시키면, 누설 인덕턴스가 권선 수의 제곱에 비례하여 증가한다. 또한, 트랜스포머(T1)의 2차측에 전달되는 전력은 Cri/Lr1의 제곱근에 비례하여 동작 주파수는 Cri×Lr1에 비례한다.That is, as the primary winding of the transformer T1 is increased, the leakage inductance increases in proportion to the square of the number of turns. In addition, the power delivered to the secondary side of the transformer T1 is proportional to the square root of Cri / Lr1, and the operating frequency is proportional to Cri × Lr1.

따라서, 동작 주파수가 일정한 경우, 출력 전압은 전류 공진 커패시터(Cri)에 비례한다. 출력 용량이 큰 전원 회로를 구성하는 경우, 전류 공진 커패시터(Cri)를 크게 할 필요가 있으며, 동작 주파수가 일정한 경우에는 전류 공진 커패시터(Cri)를 크게 하는 것에 수반하여 리액터(Lr1)를 작게 할 필요가 있다. 리액터(Lr1)를 작게 하는 것은 1차 권선을 감소시킬 필요가 있기 때문에, 출력 전력이 큰 전원 회로를 구성하고 2차 권선 수를 작게 하는 것은 정밀도가 양호한 2차측 권선비를 선택하는 것이 곤란하다. 도 3에 도시된 2개의 커패시터의 구성이 이용된다면, 비용이 상승한다.Therefore, when the operating frequency is constant, the output voltage is proportional to the current resonant capacitor Cri. When constructing a power supply circuit having a large output capacity, it is necessary to increase the current resonant capacitor Cri, and when the operating frequency is constant, it is necessary to reduce the reactor Lr1 by increasing the current resonant capacitor Cri. There is. Since reducing the reactor Lr1 needs to reduce the primary winding, it is difficult to select a secondary side winding ratio with good precision to constitute a power supply circuit with a large output power and to reduce the number of secondary windings. If the configuration of the two capacitors shown in Fig. 3 is used, the cost rises.

따라서, 관련된 회로구성에는 저전압의 출력 전압을 포함하는 다출력에서 저전압 출력의 권선 수가 작아야 하기 때문에 낮은 전압과의 다출력을 구성할 수 없다. 다출력을 구성하는데에도, 권선수가 많아야 하기 때문에, 트랜스포머의 동손이 크기가 큼에 따라 큰 트랜스포머를 필요로 한다. 또한, 동작 주파수가 작기 때문에, 공진 회로를 구성하는 공진 커패시터와 2차측의 평활 커패시터도 커야한다. 또한, 동작 주파수가 가청 주파수 영역에 들어가는 문제가 있어 실용적이지 않다.Therefore, the related circuit configuration cannot constitute a multi-output with a low voltage because the number of windings of the low-voltage output must be small at a multi-output including a low-voltage output voltage. In order to configure a multi-output, the number of windings must be large, and as the copper loss of the transformer is large, a large transformer is required. In addition, since the operating frequency is small, the resonant capacitor constituting the resonant circuit and the smoothing capacitor on the secondary side must also be large. In addition, there is a problem that the operating frequency enters the audible frequency range, which is not practical.

본 발명의 과제는 소형이고 저렴하며 고효율의 직류 변환 장치를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a compact, inexpensive and highly efficient DC converter.

[과제 해결을 위한 수단][Measures for solving the problem]

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 기술적 측면에 의하면, 직류 변환 장치는, 적어도 1차 권선, 제1의 2차 권선 및 제2의 2차 권선을 갖는 제1 트랜스포머; 적어도 1차 권선 및 제1의 2차 권선을 갖는 제2 트랜스포머; 제1 리액터와 상기 제1 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제1 직렬 회로와, 제2 리액터와 상기 제2 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제2 직렬 회로가 병렬로 연결된 병렬 회로; 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 변환회로; 상기 제1 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제1 전압을 정류 평활하여 제1 직류 출력을 출력하는 제1 정류 평활 회로; 및 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제2 전압은 상기 제1 전압과 다른 전압이고, 상기 제2 전압을 정류 평활한 제2 직류 출력을 출력하는 제2 정류 평활 회로;를 포함하고, 상기 제1 트랜스포머의 제2의 2차 권선은 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, according to the first technical aspect of the present invention, a direct current conversion device, a first transformer having at least a primary winding, a first secondary winding and a second secondary winding; A second transformer having at least a primary winding and a first secondary winding; A first circuit connected in series with a first reactor and a primary winding of the first transformer, and a parallel circuit connected in parallel with a second series circuit connected in series with a second reactor and the primary winding of the second transformer; A conversion circuit for converting a DC voltage of a DC power supply into an AC voltage and outputting the AC voltage to the parallel circuit; A first rectifying smoothing circuit rectifying and smoothing a first voltage generated in the first secondary winding of the first transformer to output a first DC output; And a second rectified smoothing circuit configured to output a second DC output in which the second voltage generated in the first secondary winding of the second transformer is different from the first voltage and rectifies the second voltage. And the second secondary winding of the first transformer is connected in parallel to the first secondary winding of the second transformer.

본 발명의 제2 기술적 측면에 의하면, 적어도 1차 권선, 제1의 2차 권선 및 제2의 2차 권선을 갖는 제1 트랜스포머; 적어도 1차 권선, 제1의 2차 권선 및 제2의 2차 권선을 갖는 제2 트랜스포머; 제1 리액터와 상기 제1 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제1 직렬 회로와, 제2 리액터와 상기 제2 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제2 직렬 회로가 병렬로 연결된 병렬 회로; 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 변환회로; 상기 제1 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제1 전압을 정류 평활하여 제1 직류 출력을 출력하는 제1 정류 평활 회로; 및 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제2 전압은 상기 제1 전압과 다른 전압이고, 상기 제2 전압을 정류 평활한 제2 직류 출력을 출력하는 제2 정류 평활 회로;를 포함하고, 상기 제1 트랜스포머의 제2의 2차 권선은 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.According to a second technical aspect of the present invention, there is provided an apparatus comprising: a first transformer having at least a primary winding, a first secondary winding, and a second secondary winding; A second transformer having at least a primary winding, a first secondary winding and a second secondary winding; A first circuit connected in series with a first reactor and a primary winding of the first transformer, and a parallel circuit connected in parallel with a second series circuit connected in series with a second reactor and the primary winding of the second transformer; A conversion circuit for converting a DC voltage of a DC power supply into an AC voltage and outputting the AC voltage to the parallel circuit; A first rectifying smoothing circuit rectifying and smoothing a first voltage generated in the first secondary winding of the first transformer to output a first DC output; And a second rectified smoothing circuit configured to output a second DC output in which the second voltage generated in the first secondary winding of the second transformer is different from the first voltage and rectifies the second voltage. And the second secondary winding of the first transformer is connected in parallel to the first secondary winding of the second transformer.

본 발명의 제3 기술적 측면에 의하면, 상기 제1 리액터는 상기 제1 트랜스포머의 누설 리액턴스로 이루어지고, 상기 제2 리액터는 상기 제2 트랜스포머의 누설 리액턴스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a third technical aspect of the present invention, the first reactor may include a leakage reactance of the first transformer, and the second reactor may include a leakage reactance of the second transformer.

본 발명의 제4 기술적 측면에 의하면, 상기 변환 회로는, 일단이 상기 직류 전원의 부하에 연결된 제1 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 상기 직류 전원의 양극에 연결된 제2 스위칭 소자;를 포함하고, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 온/오프하여 상기 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 상기 제1 스위칭 소자의 일단 또는 상기 제2 스위칭 소자의 타단은 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 연결점에 연결된 전류 공진 커패시터를 통해서 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 것을 특징으로 한다.According to a fourth technical aspect of the present invention, the conversion circuit includes: a first switching element having one end connected to a load of the DC power supply; And a second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the anode of the DC power supply, wherein the first switching element and the second switching element are alternately turned on / off. The DC voltage of the DC power source is converted into an AC voltage, and one end of the first switching element or the other end of the second switching element is connected to the connection point between the first switching element and the second switching element through the current resonance capacitor. An AC voltage is output to the parallel circuit.

본 발명의 제5 기술적 특징에 의하면, 상기 변환 회로는, 일단이 상기 직류 전원의 음극에 연결된 제1 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 클램프 커패시터를 통해 상기 직류 전원의 음극에 또는 양극에 연결된 제2 스위칭 소자;를 포함하고, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 온/오프하여 상기 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 것을 특징으로 한다.According to a fifth technical feature of the present invention, the conversion circuit comprises: a first switching element having one end connected to a cathode of the DC power supply; And a second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the cathode or the anode of the DC power supply via a clamp capacitor. Alternately turn on / off to convert the DC voltage of the DC power source into an AC voltage, and output the AC voltage to the parallel circuit.

본 발명의 제6 기술적 특징에 의하면, 상기 제1 및 제2 정류 평활 회로는, 각각 정류 다이오드와 평활 커패시터를 가지며, 상기 제1 및 제2 전압을 전파 정류 평활 또는 반파 정류 평활하여 상기 제1 및 제2 직류 출력을 출력하는 것을 특징으로 한다.According to a sixth technical feature of the present invention, each of the first and second rectifying smoothing circuits has a rectifying diode and a smoothing capacitor, respectively, and the first and second voltages are full-wave rectified smoothing or half-wave rectifying smoothing. And outputting a second DC output.

도 1은 관련된 단출력 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.1 is a circuit configuration diagram of a related short output DC converter.

도 2는 관련된 다출력 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.2 is a circuit configuration diagram of a related multi-output DC converter.

도 3은 관련된 다출력의 다른 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.3 is a circuit diagram of another related multi-output DC converter.

도 4는 도 1에 도시된 관련된 단출력 직류 변환 장치의 각 부의 신호에 대한 타이밍도이다.FIG. 4 is a timing diagram for signals of respective parts of the related short-output DC converter shown in FIG. 1.

도 5는 본 발명의 실시예 1의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.Fig. 5 is a circuit diagram of the DC converter according to the first embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 실시예 2의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.6 is a circuit configuration diagram of the direct-current converter of Embodiment 2 of the present invention.

도 7는 본 발명의 실시예 3의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.Fig. 7 is a circuit diagram of the DC converter according to the third embodiment of the present invention.

도 8는 본 발명의 실시예 4의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.Fig. 8 is a circuit diagram of the DC converter according to the fourth embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예 5의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.9 is a circuit diagram of the DC converter according to the fifth embodiment of the present invention.

도 10는 본 발명의 실시예 6의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다.Fig. 10 is a circuit diagram of the DC converter according to the sixth embodiment of the present invention.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]Best Mode for Carrying Out the Invention

이하, 본 발명에 관한 스위칭 전원 장치의 실시 형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the switching power supply which concerns on this invention is described in detail with reference to drawings.

실시예Example 1 One

도 5는 본 발명의 실시예 1의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다. 도 5에 도시된 실시예 1의 직류 변환 장치는 도 1에 도시된 직류 변환 장치와 유사한 하프 브리지 회로로 구성된다.Fig. 5 is a circuit diagram of the DC converter according to the first embodiment of the present invention. The DC converter of Embodiment 1 shown in FIG. 5 is composed of a half bridge circuit similar to the DC converter shown in FIG.

트랜스포머(제1 트랜스포머)(T1a)는 적어도 1차 권선(P1), 제1의 2차 권선(S11, S12) 및 제2의 2차 권선(S13, S14)을 포함하고, 제1의 2차 권선(S11, S12) 및 제2의 2차 권선(S13, S14)은 각각 직렬로 연결된다.The transformer (first transformer) T1a includes at least a primary winding P1, a first secondary winding S11, S12 and a second secondary winding S13, S14, and a first secondary The windings S11, S12 and the second secondary windings S13, S14 are each connected in series.

트랜스포머(제2 트랜스포머)(T2)는 적어도 1차 권선(P2) 및 제 2차 권선(S21, S22)을 포함하고, 제1의 2차 권선(S21, S22)은 직렬로 연결된다.The transformer (second transformer) T2 includes at least a primary winding P2 and a secondary winding S21, S22, and the first secondary windings S21, S22 are connected in series.

트랜스포머(T1a)의 1차 권선(P1)과 리액터(제1 리액터)(Lr1)로 이루어진 직렬 회로(제1 직렬 회로)와 트랜스포머(T2)의 1차 권선(P2)과 리액터(제2 리액터)(Lr2)로 이루어진 직렬 회로(제2 직렬 회로)를 병렬로 연결하는 병렬 회로가 구비되어 있다. 이 병렬 회로와 전류 공진 커패시터(Cri)의 직렬 회로 및 전압 공진 커패시터(Crv)는 MOSFET으로 이루어진 스위칭 소자(제1 스위칭 소자)(Q1)의 드레인-소스 사이에 연결된다. MOSFET으로 이루어진 스위칭 소자(제2 스위칭 소자)(Q2) 와 스위칭 소자(Q1)는 직렬로 연결되고, 직류 전원(Vin)의 양단에 연결되어 있다. 스위칭 소자(Q1, Q2)의 드레인-소스 사이에는 각각 다이오드(D1, D2)가 연결되어 있다. 또한, 병렬 회로와 전류 공진 커패시터(Cri) 및 전압 공진 커패시터(Crv)는 스위칭 소자(Q2)의 드레인-소스 사이에 연결된 구성이어도 좋다. 또한, 다이오드(D1, D2)는 스위칭 소자(Q1, Q2)의 드레인-소스 사이의 기생 다이오드이어도 좋고, 전압 공진 커패시터(Crv)는 스위칭 소자(Q1, Q2)의 드레인-소스 사이의 기생 용량이어도 좋다.A series circuit (first series circuit) consisting of the primary winding P1 of the transformer T1a and the reactor (first reactor) Lr1, and the primary winding P2 and the reactor (second reactor) of the transformer T2. The parallel circuit which connects the series circuit (2nd series circuit) which consists of Lr2 in parallel is provided. This parallel circuit and the series circuit of the current resonant capacitor Cri and the voltage resonant capacitor Crv are connected between the drain-source of the switching element (first switching element) Q1 made of a MOSFET. The switching element (second switching element) Q2 made up of the MOSFET and the switching element Q1 are connected in series and connected to both ends of the DC power supply Vin. Diodes D1 and D2 are connected between the drain and the source of the switching elements Q1 and Q2, respectively. In addition, the parallel circuit, the current resonant capacitor Cr and the voltage resonant capacitor Crv may be connected to the drain-source of the switching element Q2. The diodes D1 and D2 may be parasitic diodes between the drain and source of the switching elements Q1 and Q2, and the voltage resonant capacitor Crv may be the parasitic capacitance between the drain and source of the switching elements Q1 and Q2. good.

리액터(Lr1)는 트랜스포머(T1a)의 1차 2차 사이의 누설 인덕턴스로 이루어지며, 1차 권선(P1)에는 여자 인덕턴스가 리액터(Lp1)와 등가적으로 연결된다. 리액터(Lr2)는 트랜스포머(T2)의 1차 2차 사이의 누설 인덕턴스로 이루어지며, 1차 권선(P2)에는 여자 인덕턴스가 리액터(Lp2)로서 등가적으로 연결된다. The reactor Lr1 is composed of a leakage inductance between the primary and secondary of the transformer T1a, and an excitation inductance is equally connected to the reactor Lp1 in the primary winding P1. Reactor Lr2 is composed of a leakage inductance between the primary secondary of the transformer T2, the excitation inductance is equally connected to the primary winding (P2) as the reactor (Lp2).

스위칭 소자(Q1, Q2)는 변환 회로를 구성하고, 스위칭 소자(Q1)과 스위칭 소자(Q2)를 교대로 온/오프하여 직류 전원(Vin)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 스위칭 소자(Q1)의 소스에 연결된 전류 공진 커패시터(Cri)를 통한 그 교류 전압을 병렬 회로 내의 1차 권선(P1, P2)에 리액터(Lr1, Lr2)를 통해 인가한다. 또한, 변환 회로는 전류 공진 커패시터(Cri)를 포함하는 구성이어도 좋다. 또한, 전류 공진 커패시터(Cri)는 스위칭 소자(Q1)의 드레인에 연결되는 구성이어도 좋다.The switching elements Q1 and Q2 constitute a conversion circuit, and alternately turn on / off the switching element Q1 and the switching element Q2 to convert the DC voltage of the DC power supply Vin into an AC voltage, and the switching element ( The alternating current voltage through the current resonant capacitor Cri connected to the source of Q1) is applied through the reactors Lr1 and Lr2 to the primary windings P1 and P2 in the parallel circuit. The conversion circuit may be configured to include a current resonant capacitor Cri. The current resonant capacitor Cri may be connected to the drain of the switching element Q1.

트랜스포머(T1a)의 제1의 2차 권선(S11)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에는 다이오드(D3)의 아노드가 연결되고, 트랜스포머(T1a)의 제1의 2차 권선(S11)의 타단과 트랜스포머(T1a)의 제1의 2차 권선(S12)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)은 평활용의 커패시터(Co1)의 일단이 연결되고, 트랜스포머(T1a)의 제1의 2차 권선(S12)의 타단은 다이오드(D4)의 아노드에 연결된다. 다이오드(D3)의 캐소드와 다이오드(D4)의 캐소드는 커패시터(Co1)의 타단에 연결된다. 커패시터(Co1)의 양단에는 부하(Ro1)가 연결된다. 다이오드(D3), 다이오드(D4) 및 커패시터(Co1)는 제1의 2차 권선(S11, S12)에 발생하는 전압(제1 전압)을 정류 및 평활한 제1 직류 출력(Vo1)을 출력하는 제1 정류 평활 회로를 구성한다.An anode of the diode D3 is connected to one end of the first secondary winding S11 of the transformer T1a and the other end of the first secondary winding S11 of the transformer T1a is connected. One end of the first secondary winding S12 of the stage T1a (the black dot is shown) is connected to one end of the smoothing capacitor Co1, and the first secondary winding S12 of the transformer T1a is connected. The other end of) is connected to the anode of diode D4. The cathode of the diode D3 and the cathode of the diode D4 are connected to the other end of the capacitor Co1. A load Ro1 is connected to both ends of the capacitor Co1. The diode D3, the diode D4, and the capacitor Co1 rectify the voltage (first voltage) generated in the first secondary windings S11 and S12 and output the first direct current output Vo1 smoothed. A first rectification smoothing circuit is constituted.

트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S21)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에는 다이오드(D5)의 아노드가 연결되고, 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S21)의 타단과 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S22)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)은 평활용의 커패시터(Co2)의 일단이 연결되고, 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S22)의 타단은 다이오드(D6)의 아노드에 연결된다. 다이오드(D5)의 캐소드와 다이오드(D6)의 캐소드는 커패시터(Co2)의 타단에 연결된다. 커패시터(Co2)의 양단에는 부하(Ro2)가 연결된다. 다이오드(D5), 다이오드(D6) 및 커패시터(Co2)는 제1의 2차 권선(S21, S22)에 발생하는 전압(제2 전압)을 정류 및 평활한 제2 직류 출력(Vo1)을 출력하는 제2 정류 평활 회로를 구성한다.An anode of the diode D5 is connected to one end (the side with the black dot) of the first secondary winding S21 of the transformer T2, and the other of the first secondary winding S21 of the transformer T2 is connected. One end of the first secondary winding S22 of the stage T2 and the black secondary end S22 is connected to one end of the smoothing capacitor Co2, and the first secondary winding S22 of the transformer T2 is connected. The other end of) is connected to the anode of diode D6. The cathode of diode D5 and the cathode of diode D6 are connected to the other end of capacitor Co2. A load Ro2 is connected to both ends of the capacitor Co2. The diode D5, the diode D6, and the capacitor Co2 rectify the voltage (second voltage) generated in the first secondary windings S21 and S22 and output a second DC output Vo1 that is smooth. A 2nd rectification smoothing circuit is comprised.

트랜지스터(T1a)의 제2의 2차 권선(S13, S14)은 직렬로 연결되고, 제2의 2차 권선(S13, S14)의 연결점은 접지된다. 트랜스포머(T1a)의 제2의 2차 권선(S13)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)은 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S21)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에 연결되고, 트랜스포머(T1a)의 제2의 2차 권선(S14)의 타단은 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S22)의 타단에 연결된다. 즉, 트랜스포머(T1a)의 제2 의 2차 권선(S13, S14)은 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S21, S22)에 병렬로 연결되고, 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S21, S22)과 결합한다.The second secondary windings S13 and S14 of the transistor T1a are connected in series, and the connection point of the second secondary windings S13 and S14 is grounded. One end (the black-dotted side) of the second secondary winding S13 of the transformer T1a is connected to one end (the black-dotted side) of the first secondary winding S21 of the transformer T2, and the transformer The other end of the second secondary winding S14 of T1a is connected to the other end of the first secondary winding S22 of the transformer T2. That is, the second secondary windings S13, S14 of the transformer T1a are connected in parallel to the first secondary windings S21, S22 of the transformer T2, and the first two of the transformers T2. Coupling with the secondary windings (S21, S22).

제어회로(10)는 커패시터(Co2)로부터의 출력 전압(Vo2)에 기초하여 스위칭 소자(Q1)과 스위칭 소자(Q2)를 교대로 온/오프하여 PFM 제어(주파수 제어)를 수행하고, 커패시터(Co2)의 출력 전압(Vo2)이 일정하게 되도록 제어한다.The control circuit 10 alternately turns on / off the switching element Q1 and the switching element Q2 based on the output voltage Vo2 from the capacitor Co2 to perform PFM control (frequency control), and the capacitor ( The output voltage Vo2 of Co2 is controlled to be constant.

또한, 도 5의 동작 파형은 기본적으로 도 1에 도시된 종래 방식의 동작 파형과 동일하며, 그 동작의 설명은 생략한다.In addition, the operation waveform of FIG. 5 is basically the same as the conventional operation waveform shown in FIG. 1, and the description of the operation is abbreviate | omitted.

여기에서는, 1차 권선(P1, P2)의 권선 수 및 2차 권선(S11 ~ S14, S21, S22)의 권선 수가 상이한 트랜스포머(T1a, T2)를 이용하며, 1차 권선(P1, P2)를 직렬로 연결하고 2차 권선(S13, S14)와 2차 권선(S21, S22)을 병렬로 연결하며, 상이한 트랜스포머(T1a, T2)의 출력 전압이 권선비에 따라서 정밀도가 양호하게 출력되는 것을 설명한다.Here, transformers T1a and T2 having different winding numbers of primary windings P1 and P2 and windings of secondary windings S11 to S14, S21 and S22 are used, and primary windings P1 and P2 are used. It will be described that it is connected in series, and the secondary windings S13 and S14 and the secondary windings S21 and S22 are connected in parallel, and the output voltages of the different transformers T1a and T2 are output with good precision according to the turns ratio. .

도 5에서, 예를 들어, 부하(Ro1)에 5V 10A, 즉 50W의 전력을 공급하고, 부하(Ro2)에 24V 10A, 즉 240W의 전력을 공급하는 경우에 대하여 설명한다. 출력 전압은 권선비에 비례하는 출력이며, 5V 출력의 권선 전압은 정류 다이오드(D3, D4)의 순방향 전압 Vf1 = 0.5V를 고려하여 5.5V로 된다.In FIG. 5, for example, a case in which power of 5V 10A, that is, 50W is supplied to the load Ro1, and power of 24V 10A, that is, 240W, is supplied to the load Ro2. The output voltage is an output proportional to the winding ratio, and the winding voltage of the 5V output is 5.5V considering the forward voltage Vf1 = 0.5V of the rectifying diodes D3 and D4.

또한, 24V 출력의 권선 전압은 정류 다이오드(D5, D6)의 순방향 전압 V2f=0.7V를 고려하여 24.7V로 되는 것이 필요하다. 따라서, 5V 권선과 24V 권선이 최소화되는 권선비는 2:9로 되기 때문에, 5V 권선의 2차 권선(S11, S12)의 권선 수는 2T(턴)이고, 24V 권선(S13, S14)의 권선 수는 9T(턴)이다.In addition, the winding voltage of the 24V output needs to be 24.7V in consideration of the forward voltage V2f = 0.7V of the rectifying diodes D5 and D6. Therefore, since the winding ratio in which the 5V winding and the 24V winding are minimized is 2: 9, the number of turns of the secondary windings S11 and S12 of the 5V winding is 2T (turns), and the number of turns of the 24V windings S13 and S14 is obtained. Is 9T (turn).

1차 권선(P1)의 권선 수는 직류 전원(Vin)의 전원 전압의 최대값을 400V로 하면, P1>S11·(Vin/2)/(Vo+Vf)=72.7T 및 P1 = 73T(턴)이다.The number of turns of the primary winding P1 is P1> S11 · (Vin / 2) / (Vo + Vf) = 72.7T and P1 = 73T (turns) when the maximum value of the power supply voltage of the DC power supply Vin is 400V. )to be.

스위칭 소자(Q1, Q2)의 동작 주파수가 100kHz인 경우, 2차 권선 전압(Vs)에 의해 요구되는 트랜스포머(T1a)의 코어 단면적(Ae1)은 자속 밀도 ΔB를 300mT(밀리 테슬라)라 하면 Ae1 = Vs/(2·ΔB·S11·f)=46[mm2]로 되고, EI25의 코어 단면적에 상당하다. 통상, EI25의 코어는 70W 정도의 트랜스포머로 된다.When the operating frequency of the switching elements Q1 and Q2 is 100 kHz, the core cross-sectional area Ae 1 of the transformer T1a required by the secondary winding voltage Vs is Ae when the magnetic flux density ΔB is 300 mT (milles Tesla). 1 = Vs / (2 · ΔB · S11 · f) = 46 [mm 2 ], which corresponds to the core cross-sectional area of EI25. Usually, the core of EI25 is a transformer of about 70W.

따라서, 5V 10A의 트랜스포머(T1a)는 EI25 상당의 코어 단면적을 가지는 코어에 1차 권선(P1)을 73T, 2차 권선(S11, S12)을 2T로 하는 트랜스포머로 실현된다.Therefore, the transformer T1a of 5V 10A is realized by a transformer having 73T of primary winding P1 and 2T of secondary windings S11, S12 in a core having a core cross-sectional area equivalent to EI25.

또한, 공진 회로를 구성하는 리액터(Lr1)로서 트랜스포머(T1a)의 1차 권선(P1) 및 2차 권선(S11 ~ S14) 사이의 누설 인덕턴스를 사용하는 경우, 1차 권선(P1)과 2차 권선(S11 ~ S14)을 느슨하게 결합하도록 권취하여 리액터(Lr1)을 트랜스포머(T1a)에 취입하게 한다.In addition, when the leakage inductance between the primary winding P1 and the secondary windings S11 to S14 of the transformer T1a is used as the reactor Lr1 constituting the resonance circuit, the primary winding P1 and the secondary The windings S11 to S14 are wound to loosely couple the reactor Lr1 to the transformer T1a.

그러나, 24V 10A의 전력은 240W로 되기 때문에, EI25 상당의 코어를 사용하기가 곤란하다. 즉, EI25 상당의 코어에 70W보다 큰 출력 용량이 들어가면, 동손이 매우 크게 되어 트랜스포머의 동손과 철손의 밸런스가 악화된다. 그 결과, 큰 트랜스포머가 필요로 된다. 따라서, 24V 10A, 즉 240W에는 동손을 감소하기 위하여는 24V 권선의 권선 수를 감소시키는 것이 필요하다.However, since the power of 24V 10A is 240W, it is difficult to use a core equivalent to EI25. In other words, when an output capacity of more than 70 W enters the core equivalent to EI25, the copper loss becomes very large, and the balance between the copper loss and the iron loss of the transformer deteriorates. As a result, a large transformer is required. Therefore, in order to reduce copper loss at 24V 10A, that is, 240W, it is necessary to reduce the number of windings of the 24V winding.

예를 들어, 24V 권선의 권선 수를 3T로 하면, 트랜스포머(T2)의 코어의 단면 적(Ae2)은, Ae2 = Vs/(2·ΔB·S21·f)=137[mm2]로 되고, EI40 상당의 코어 단면적이 된다.For example, if the number of turns of a 24V winding is 3T, the cross-sectional area Ae 2 of the core of the transformer T2 is Ae 2 = Vs / (2 · ΔB · S21 · f) = 137 [mm 2 ]. It becomes the core cross-sectional area of EI40 equivalent.

통상, E140의 코어에는 350W 정도의 전력이 제공되며, 24V 10A의 전력을 확보하기 위해서는 충분하다. E140 상당의 코어를 사용하는 2차 권선(S21, S22)의 권선을 3T로 할 경우에 1차 권선 P2의 권선 수는 P2>S21·(Vin/2)/(Vo+Vf)=24.3T 및 P2 = 25T(턴)이다.Typically, the E140's core is powered by about 350W, which is sufficient to secure 24V 10A of power. When the windings of the secondary windings S21 and S22 using a core equivalent to E140 are 3T, the number of turns of the primary winding P2 is P2> S21 · (Vin / 2) / (Vo + Vf) = 24.3T and P2 = 25T (turns).

따라서, 5V 10A, 24V 10A의 다출력 전력 전원 회로를 도 5의 회로로 구성하는 것은 트랜스포머(T2)가 EI40 상당의 코어 단면적을 갖는 코어에 1차 권선(P2)을 25T, 2차 권선(S21, S22)을 3T로 함으로써 실현된다.Therefore, the 5V 10A, 24V 10A multi-output power supply circuit configuration of the circuit of FIG. Is realized by setting 3T to S22.

또한, 공진 회로를 구성하는 리액터(Lr2)로서 트랜스포머(T2)의 1차 권선(P2) 및 2차 권선(S21, S22) 사이의 누설 인덕턴스를 사용하는 경우, 1차 권선(P2)과 2차 권선(S21, S22)을 느슨하게 결합하도록 권취하여 리액터(Lr2)을 트랜스포머(T2)에 취입하게 한다.In addition, when the leakage inductance between the primary winding P2 and the secondary windings S21 and S22 of the transformer T2 is used as the reactor Lr2 constituting the resonance circuit, the primary winding P2 and the secondary The windings S21 and S22 are wound to loosely couple the reactor Lr2 into the transformer T2.

트랜스포머(T1a)의 5V 권선의 2차 권선(S11, S12)의 권선 수가 2T가 되기 때문에, 트랜스포머(T1a)의 2차 권선(S13, S14)의 권선 수는 9T이다. 9T의 2차 권선(S13, S14)의 전압이 트랜스포머(T2)의 24V 권선의 3T의 2차 권선(S21, S22)의 전압과 같기 때문에, 5V와 24V는 항상 권선수에 비례하는 전압을 출력할 수 있다.Since the number of turns of the secondary windings S11 and S12 of the 5V winding of the transformer T1a becomes 2T, the number of turns of the secondary windings S13 and S14 of the transformer T1a is 9T. Since the voltage of the 9T secondary windings S13 and S14 is equal to the voltage of the 3T secondary windings S21 and S22 of the 24V winding of the transformer T2, 5V and 24V always output a voltage proportional to the number of turns. can do.

도 5에 도시된 실시예 1에는, 커패시터(Co2)의 출력 전압(Vo2)를 검출하고, 검출된 전압에 기초하여 제어회로(10)가 스위칭 소자(Q1, Q2)를 제어한다. 커패시 터(Co2)의 출력 전압(Vo2)을 24V로 하면, 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S21, S22)의 전압(제2 전압)은 다이오드(D5), 다이오드(D6)의 순방향 전압을 0.7V로 하면, 24.7V로 된다. 이에 따라, 트랜스포머(T1a)의 제2의 2차 권선(S13, S14)에도 24.7V의 전압이 인가된다.In Embodiment 1 shown in FIG. 5, the output voltage Vo2 of the capacitor Co2 is detected, and the control circuit 10 controls the switching elements Q1 and Q2 based on the detected voltage. When the output voltage Vo2 of the capacitor Co2 is 24V, the voltages (second voltages) of the first secondary windings S21 and S22 of the transformer T2 are the diode D5 and the diode D6. If the forward voltage of is 0.7V, it is 24.7V. Accordingly, a voltage of 24.7 V is also applied to the second secondary windings S13 and S14 of the transformer T1a.

이에 의해, 트랜스포머(T1a)의 제1의 2차 권선(S11, S12)의 전압(제1 전압)은 항상 24.7V/(9T/2T)=5.49V로 되어, 다이오드(D3, D4)의 순방향 전압을 0.5V로 하면 커패시터(Co1)의 출력 전압(Vo1)은 항상 4.99V로 된다.As a result, the voltage (first voltage) of the first secondary windings S11 and S12 of the transformer T1a is always 24.7V / (9T / 2T) = 5.49V, and the forward direction of the diodes D3 and D4. When the voltage is 0.5V, the output voltage Vo1 of the capacitor Co1 is always 4.99V.

2차 권선(S13, S14)과 2차 권선(S21, S22)이 병렬로 연결되고 1차 권선(P1)과 1차 권선(P2)이 병렬로 연결되면 권선비의 차이에 의해 큰 순환 전류가 흐르지만, 1차 권선(P1)과 1차 권선(P2)에 리액터(Lr1, Lr2)가 직렬로 연결되기 때문에 권선비의 차이에 의한 순환 전류가 상당히 작다.When the secondary windings S13 and S14 and the secondary windings S21 and S22 are connected in parallel and the primary winding P1 and the primary winding P2 are connected in parallel, a large circulating current does not flow due to the difference in the turns ratio. However, since reactors Lr1 and Lr2 are connected in series to the primary winding P1 and the primary winding P2, the circulating current due to the difference in the turns ratio is considerably small.

트랜스포머(T1a)의 1차 권선(P1)과 제2의 2차 권선(S13, S14)(24V 9T)의 권선비는 1차 권선(P1)의 권선 수가 73T이기 때문에 73:9가 된다. 이 권선비는, 제2의 2차 권선(S13, S14)을 1로 하면, 73:0=8.111:1이 된다. 트랜스포머(T2)의 제1의 2차 권선(S21, S22)의 권선 수가 3T이고, 1차 권선(P2)의 권선 수는 25T이기 때문에, 25:3 = 8.333:1이 된다.The turns ratio of the primary winding P1 of the transformer T1a and the second secondary windings S13 and S14 (24V 9T) is 73: 9 since the number of turns of the primary winding P1 is 73T. This turns ratio becomes 73: 0 = 8.111: 1 when the 2nd secondary windings S13 and S14 are set to one. Since the number of turns of the first secondary windings S21 and S22 of the transformer T2 is 3T and the number of turns of the primary winding P2 is 25T, 25: 3 = 8.333: 1.

통상, 트랜스포머의 1차 권선과 2차 권선을 서로 병렬로 연결하면, 이 권선비의 다소의 차이에 의해 순환 전류가 흐른다. 실시예 1에서는, 1차 권선(P1, P2)에 리액터(Lr1, Lr2)를 직렬로 연결하는 직렬 회로를 병렬로 연결하기 때문에, 상이한 코어 사이즈를 갖는 트랜스포머(T1a)의 제2의 2차 권선(S13, S14)과 트랜스포 머(T2)의 제1의 2차 권선(S21, S22)을 병렬로 연결할 수 있다.Usually, when the primary winding and the secondary winding of a transformer are connected in parallel with each other, a circulating current flows by the slight difference of this turns ratio. In Example 1, since the series circuit which connects reactor Lr1, Lr2 in series to the primary winding P1, P2 is connected in parallel, the 2nd secondary winding of the transformer T1a which has a different core size is carried out. S13 and S14 and the first secondary windings S21 and S22 of the transformer T2 may be connected in parallel.

이와 같은 실시예 1의 직류 변환 장치에 의하여, 1차 권선(P1, P2)의 권선 수 및 2차 권선(S11 ~ S14, S21, S22)의 권선 수가 상이한 트랜스포머(T1a, T2)의 1차 권선(P1, P2)를 병렬로 연결하고, 트랜스포머(T1a, T2)의 2차 권선(S11 ~ S14, S21, S22)의 적어도 하나의 2차 권선(S13, S14, S21, S22)을 병렬로 연결하면, 병렬로 연결한 2차 권선(S13, S14, S21, S22)의 전압이 일정한 값이 되어, 트랜스포머(T1a, T2)를 사용하여도 2차 권선(S11 ~ S14, S21, S22)의 전압은 트랜스포머(T1a, T2)의 2차 권선비에 비례하여 전압을 출력하고, 또한, 병렬로 연결된 2차 권선(S13, S14, S21, S22)에 서로 전압이 결합되기 때문에, 트랜스포머(T1a, T2)의 전압도 권선비로 결정되는 전압으로서 정밀도가 좋게 출력될 수 있다. 이에 의해, 2차 권선(S11, S12)과 2차 권선(S21, S22)에 각각 제1 정류 평활 회로와 제2 정류 평활 회로를 연결하기 때문에, 저전압출력을 포함하는 다출력 전원 회로를 하나의 컨버터로 구성할 수 있다. 따라서, 소형의 저렴하고 고효율인 다출력 직류 변환 장치를 제공할 수 있다.By the DC converter of the first embodiment, the primary windings of the transformers T1a and T2 differ in the number of turns of the primary windings P1 and P2 and the number of turns of the secondary windings S11 to S14, S21 and S22. (P1, P2) are connected in parallel, and at least one secondary winding (S13, S14, S21, S22) of the secondary windings S11 to S14, S21 and S22 of the transformers T1a and T2 are connected in parallel. If the voltages of the secondary windings S13, S14, S21, and S22 connected in parallel become constant, the voltages of the secondary windings S11 to S14, S21, and S22 are used even when the transformers T1a and T2 are used. Since the voltage is output in proportion to the secondary winding ratio of the transformers T1a and T2, and the voltages are coupled to the secondary windings S13, S14, S21 and S22 connected in parallel, the transformers T1a and T2. The voltage of can also be output with high accuracy as the voltage determined by the turns ratio. As a result, since the first rectifying smoothing circuit and the second rectifying smoothing circuit are connected to the secondary windings S11 and S12 and the secondary windings S21 and S22, respectively, a multi-output power supply circuit including a low voltage output is connected. It can be configured as a converter. Therefore, it is possible to provide a small inexpensive and high efficiency multi-output DC converter.

실시예Example 2 2

도 6은 본 발명의 실시예 2의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다. 도 6에 도시된 실시예 2는 도 5에 도시된 실시예 1의 직류 변환 장치의 트랜스포머(T2)에 대하여, 새로 1개의 2차 권선(S23, S24)을 추가한 트랜스포머(T2a)를 이용하고, 3개의 출력으로 하는 것을 특징으로 한다. 도 6에 도시된 다른 구성은 도 5에 도시 된 실시예 1의 직류 변환 장치의 구성과 동일하며, 동일한 부분에는 동일한 부호가 부여된다.6 is a circuit configuration diagram of the direct-current converter of Embodiment 2 of the present invention. The second embodiment shown in FIG. 6 uses a transformer T2a in which one secondary winding S23, S24 is newly added to the transformer T2 of the DC converter of the first embodiment shown in FIG. And three outputs. The other configuration shown in FIG. 6 is the same as that of the DC converter of Embodiment 1 shown in FIG. 5, and the same reference numerals are given to the same parts.

트랜스포머(T2a)의 2차 권선(S23)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에는, 다이오드(D7)의 아노드가 연결되며, 트랜스포머(T2a)의 2차 권선(S23)의 타단과 트랜스포머(T2a)의 2차 권선(S24)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)은 평활용 커패시터(Co3)의 일단에 연결되고, 트랜스포머(T2a)의 2차 권선(S24)의 타단은 다이오드(D8)의 아노드에 연결된다. 다이오드(D7)의 캐소드와 다이오드(D8)의 캐소드는 커패시터(Co3)의 타단에 연결된다. 커패시터(Co3)의 양단에는 2차 권선(S23, S24)에 발생한 전압을 정류 및 평활하는 제3 직류 출력(Vo3)을 출력하는 제3 정류 평활 회로를 구성한다.An anode of the diode D7 is connected to one end of the secondary winding S23 of the transformer T2a and the transformer T2a is connected to the other end of the secondary winding S23 of the transformer T2a. One end of the secondary winding S24 (the black-dotted side) is connected to one end of the smoothing capacitor Co3, and the other end of the secondary winding S24 of the transformer T2a is connected to the anode of the diode D8. Connected. The cathode of diode D7 and the cathode of diode D8 are connected to the other end of capacitor Co3. A third rectified smoothing circuit for outputting a third DC output Vo3 for rectifying and smoothing the voltage generated in the secondary windings S23 and S24 is formed at both ends of the capacitor Co3.

이상의 구성에 의해서, 실시예 1의 효과가 얻어지며, 또한, 제1 내지 제3 직류 출력(Vo1 ~ Vo3)의 3개의 출력을 출력할 수 있다.By the above structure, the effect of Example 1 is acquired and three output of the 1st-3rd DC outputs Vo1-Vo3 can be output.

실시예Example 3 3

도 7은 본 발명의 실시예 3의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다. 도 7에 도시된 실시예 3는 도 5에 도시된 실시예 1의 직류 변환 장치에 대하여, 트랜스포머(T1b)와 트랜스포머(T2b)를 결합하는 2차 권선(S10, S20)을 전용하여 설치한 예이다. 도 7에 도시된 다른 구성은 도 5에 도시된 실시예 1의 직류 변환 장치의 구성과 동일하며, 동일한 부분에는 동일한 부호가 부여된다.Fig. 7 is a circuit diagram of the DC converter according to the third embodiment of the present invention. 7 shows an example in which the secondary windings S10 and S20 for coupling the transformer T1b and the transformer T2b are installed exclusively for the DC converter of the first embodiment shown in FIG. 5. to be. The other structure shown in FIG. 7 is the same as that of the direct-current converter of Embodiment 1 shown in FIG. 5, and the same reference numerals are given to the same parts.

트랜스포머(T1b)는 도 5에 도시된 트랜스포머(T1a)의 2차 권선(S13, S14) 대신에, 2차 권선(제2의 2차 권선)(S10)을 포함한다. 트랜스포머(T2b)는 도 5에 도 시된 트랜스포머(T2)의 구성에 더하여 2차 권선(S20)(제2의 2차 권선)을 추가하여 구성된다. 2차 권선(S10)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)은 2차 권선(S20)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에 연결되고, 2차 권선(S10)의 타단은 2차 권선(S20)의 타단에 연결된다.The transformer T1b includes a secondary winding (second secondary winding) S10 instead of the secondary windings S13 and S14 of the transformer T1a shown in FIG. 5. Transformer T2b is configured by adding secondary winding S20 (second secondary winding) in addition to the configuration of transformer T2 shown in FIG. One end (the side with black dots) of the secondary winding S10 is connected to one end (the side with the black dots) of the secondary winding S20, and the other end of the secondary winding S10 is the other end of the secondary winding S20. Is connected to.

이에 의하여, 트랜스포머(T1b)의 제2의 2차 권선(S10)과 트랜스포머(T2b)의 제2의 2차 권선(S20)이 병렬로 연결되기 때문에, 실시예 1의 직류 변환 장치의 효과와 유사한 효과가 얻어진다.Thereby, since the second secondary winding S10 of the transformer T1b and the second secondary winding S20 of the transformer T2b are connected in parallel, similar to the effect of the DC converter of Embodiment 1 Effect is obtained.

실시예Example 4 4

도 8은 본 발명의 실시예 4의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다. 도 8에 도시된 실시예 4의 직류 변환 장치는 도 7에 도시된 실시예 3의 직류 변환 장치에 대하여, 트랜스포머(T1b)의 2차 권선(S10)의 양단에 정류 평활 회로를 연결하여 출력을 제공한다.Fig. 8 is a circuit diagram of the DC converter according to the fourth embodiment of the present invention. In the DC converter of Embodiment 4 shown in FIG. 8, the rectifier smoothing circuit is connected to both ends of the secondary winding S10 of the transformer T1b with respect to the DC converter of Embodiment 3 shown in FIG. 7. to provide.

이 정류 평활 회로는 정류 회로(12)와 커패시터(Co3)로 구성되며, 2차 권선(S10)에 발생한 전압을 정류 및 평활하는 부하(Ro3)에 제3 직류 출력(Vo3)을 출력한다. 도 8에 도시된 다른 구성은 도 5에 도시된 실시예 1의 직류 변환 장치의 구성과 동일하며, 동일한 부분에는 동일한 부호가 부여된다.The rectifying smoothing circuit includes a rectifying circuit 12 and a capacitor Co3, and outputs a third direct current output Vo3 to a load Ro3 that rectifies and smoothes the voltage generated in the secondary winding S10. The other configuration shown in FIG. 8 is the same as that of the DC converter of Embodiment 1 shown in FIG. 5, and the same reference numerals are given to the same parts.

이상의 구성에 의해서, 실시예 1의 효과가 얻어지며, 제1 내지 제3 직류 출력(Vo1 ~ Vo3)의 3개의 출력을 출력할 수 있다.By the above structure, the effect of Example 1 is acquired and three output of the 1st-3rd DC outputs Vo1-Vo3 can be output.

실시예Example 5 5

도 9는 본 발명의 실시예 5의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다. 도 5에 도시된 실시예 1의 직류 변환 장치에는 전파 전류 평활용의 회로 구성이 있는 것에 대하여, 도 9에 도시된 실시예 5의 직류 변환 장치는 반파 정류 평활용의 회로 구성을 이용하는 것을 특징으로 한다.9 is a circuit diagram of the DC converter according to the fifth embodiment of the present invention. The DC converter of the first embodiment shown in FIG. 5 has a circuit configuration for smoothing the propagation current, whereas the DC converter of the fifth embodiment shown in FIG. 9 uses a circuit configuration for half-wave rectification smoothing. do.

즉, 트랜스포머(T1c)는 1차 권선(P1), 제1의 2차 권선(S11) 및 제2의 2차 권선(S13)을 포함한다. 트랜스포머(T2c)는 1차 권선(P2)와 제1의 2차 권선(S21)을 포함한다. 제1의 2차 권선(S11)의 양단에는 다이오드(D3)와 커패시터(Co1)의 직렬 회로가 연결되고, 커패시터(Co1)의 양단에는 부하(Ro1)가 연결된다. 제1의 2차 권선(S21)의 양단에는 다이오드(D4)와 커패시터(Co2)의 직렬 회로가 연결되고, 커패시터(Co2)의 양단에는 부하(Ro2)가 연결된다. 트랜스포머(T1c)의 제2의 2차 권선(S13)과 트랜스포머(T2c)의 제1의 2차 권선(S21)은 병렬로 연결된다.That is, the transformer T1c includes a primary winding P1, a first secondary winding S11, and a second secondary winding S13. The transformer T2c includes a primary winding P2 and a first secondary winding S21. A series circuit of the diode D3 and the capacitor Co1 is connected to both ends of the first secondary winding S11, and a load Ro1 is connected to both ends of the capacitor Co1. A series circuit of the diode D4 and the capacitor Co2 is connected to both ends of the first secondary winding S21, and a load Ro2 is connected to both ends of the capacitor Co2. The second secondary winding S13 of the transformer T1c and the first secondary winding S21 of the transformer T2c are connected in parallel.

이상의 구성에 의해서, 실시예 1의 효과가 얻어지며, 또한, 회로 구성이 간단해지고 스위칭 소자(Q2)가 온일 때에만 커패시터(Co1, Co2)에 반파 정류의 직류 출력 전압이 얻어진다.By the above structure, the effect of Example 1 is acquired, and also the circuit structure becomes simple and the half-wave rectification DC output voltage is obtained in capacitor Co1, Co2 only when switching element Q2 is on.

실시예Example 6 6

도 10은 본 발명의 실시예 6의 직류 변환 장치의 회로 구성도이다. 도 10에 도시된 직류 변환 장치는 액티브 클램프 회로로 구성되며, 직류 전원(Vin)의 양단에는 리액터(Lr1), 1차 권선(P1), 및 스위칭 소자(Q1)의 직렬 회로가 연결된다. 리액터(Lr1)과 1차 권선(P1)의 직렬 회로에는 리액터(Lr2)와 1차 권선(P2)의 직렬 회로가 병렬로 연결된다. 스위칭 소자(Q1)의 드레인-소스 사이에는 스위칭 소자(Q2)와 커패시터(클램프 커패시터)(Ca)의 직렬 회로가 연결된다. 또한, 커패시터(Ca)의 일단은 직류 전원(Vin)의 음극에 연결된 구성이지만 양극에 연결되는 구성이어도 좋다.Fig. 10 is a circuit diagram of the DC converter according to the sixth embodiment of the present invention. The DC converter shown in FIG. 10 includes an active clamp circuit, and a series circuit of the reactor Lr1, the primary winding P1, and the switching element Q1 is connected to both ends of the DC power supply Vin. A series circuit of the reactor Lr2 and the primary winding P2 is connected in parallel to the series circuit of the reactor Lr1 and the primary winding P1. The series circuit of the switching element Q2 and the capacitor (clamp capacitor) Ca is connected between the drain-source of the switching element Q1. In addition, one end of the capacitor Ca is configured to be connected to the negative electrode of the DC power supply Vin, but may be configured to be connected to the positive electrode.

스위칭 소자(Q1)의 드레인-소스 사이에는 다이오드(D1)가 병렬로 연결되고, 스위칭 소자(Q2)의 드레인-소스 사이에는 다이오드(D2)가 병렬로 연결된다.Diode D1 is connected in parallel between the drain-source of switching element Q1, and diode D2 is connected in parallel between the drain-source of switching element Q2.

트랜스포머(T1d)는 1차 권선(P1), 제1의 2차 권선(S11), 및 제2의 2차 권선(S10)을 포함한다. 트랜스포머(T2d)는 1차 권선(P2), 제1의 2차 권선(S21), 및 제2의 2차 권선(S20)을 포함한다. 트랜스포머(T1d)의 제1의 2차 권선(S11)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에는 다이오드(D3)의 아노드가 연결되고, 트랜스포머(T1d)의 제1의 2차 권선(S11)의 타단은 평활용 커패시터(Co1)의 일단에 연결된다. 다이오드(D3)의 캐소드는 커패시터(Co1)의 타단에 연결된다. 커패시터(Co1)의 양단에는 부하(Ro1)가 연결된다.The transformer T1d includes a primary winding P1, a first secondary winding S11, and a second secondary winding S10. The transformer T2d includes a primary winding P2, a first secondary winding S21, and a second secondary winding S20. An anode of the diode D3 is connected to one end of the first secondary winding S11 of the transformer T1d and the other end of the first secondary winding S11 of the transformer T1d is connected. Is connected to one end of the smoothing capacitor Co1. The cathode of the diode D3 is connected to the other end of the capacitor Co1. A load Ro1 is connected to both ends of the capacitor Co1.

제2의 2차 권선(S10)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)은 트랜스포머(T2d)의 제2의 2차 권선(S20)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에 연결되고, 제2의 2차 권선(S10)의 타단은 제2 2차 권선(S20)의 타단에 연결된다. 트랜스포머(T2d)의 제1의 2차 권선(S21)의 일단(검은 점이 찍힌 쪽)에는 다이오드(D4)의 아노드가 연결되고, 트랜스포머(T2d)의 제1의 2차 권선(S21)의 타단은 평활용 커패시터(Co2)의 일단에 연결된다. 다이오드(D4)의 캐소드는 커패시터(Co2)의 타단에 연결된다. 커패시 터(Co2)의 양단에는 부하(Ro2)가 연결된다.One end (the black dotted side) of the second secondary winding S10 is connected to one end (the black dotted side) of the second secondary winding S20 of the transformer T2d, and the second secondary winding The other end of S10 is connected to the other end of the second secondary winding S20. An anode of the diode D4 is connected to one end of the first secondary winding S21 of the transformer T2d and the other end of the first secondary winding S21 of the transformer T2d is connected. Is connected to one end of the smoothing capacitor Co2. The cathode of the diode D4 is connected to the other end of the capacitor Co2. The load Ro2 is connected to both ends of the capacitor Co2.

이에 의하여, 트랜스포머(T1d)의 제2의 2차 권선(S10)과 트랜스포머(T2d)의 제2 2차 권선(S20)이 병렬로 연결되기 때문에, 실시예 1의 직류 변환 장치의 효과와 유사한 효과가 얻어진다.Thereby, since the second secondary winding S10 of the transformer T1d and the second secondary winding S20 of the transformer T2d are connected in parallel, an effect similar to that of the DC converter of Example 1 Is obtained.

또한, 본 발명은 실시예 1 내지 실시예 6의 직류 변환 장치에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7에 도시된 실시예 3 및 도 8에 도시된 실시예 4의 직류 변환 장치의 2차측의 구성을 도 9에 도시된 실시예 5의 직류 변환 장치의 2차 권선 및 반파 정류 평활 회로의 구성으로 대체하여도 좋다. 또한, 도 10에 도시된 실시예 6의 직류 변환 장치의 2차측의 구성을 도 5 내지 도 8에 도시된 실시예 1 내지 실시예 4의 직류 변환 장치의 2차 권선 및 전파 정류 평활 회로의 구성으로 대체하여도 좋다.In addition, this invention is not limited to the direct current | flow converter of Example 1 thru | or 6. For example, the configuration of the secondary side of the DC converter of the third embodiment shown in FIG. 7 and the fourth embodiment shown in FIG. 8 is the secondary winding and half-wave rectification of the DC converter of the fifth embodiment shown in FIG. It may be replaced by the configuration of the smoothing circuit. In addition, the configuration of the secondary side of the DC converter of the sixth embodiment shown in FIG. 10 is configured of the secondary winding and the full-wave rectification smoothing circuit of the DC converters of the first to fourth embodiments shown in FIGS. May be substituted.

[발명의 효과][Effects of the Invention]

본 발명의 제1의 기술적 측면에 의하면, 제1 트랜스포머의 제1 권선과 제1 리액터의 제1 직렬 회로 및 제2 트랜스포머의 1차 권선과 제2 리액터의 제2 직렬 회로를 병렬로 연결하고, 제1 트랜스포머의 제2의 2차 권선과 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선을 병렬로 연결하기 때문에, 병렬로 연결한 2차 권선의 전압이 일정해짐으로써, 제1 트랜스포머의 제1의 2차 권선 및 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선의 전압은 각각의 트랜스포머의 2차 권선비에 비례하는 전압이 출력되고, 또한, 병 렬로 연결된 2차 권선에 서로 전압이 결합되기 때문에 각각의 트랜스포머의 전압의 권선비로 결정되는 전압이 양호하게 출력될 수 있다. 이에 의해 트랜스포머의 2차 권선에 정류 평활 회로를 연결하기 때문에, 저전압 출력을 포함하는 다출력 전원 회로를 1개의 컨버터로 구성할 수 있다. 따라서, 소형이고 저렴하고 고효율인 다출력 직류 변환 장치를 제공할 수 있다.According to the first technical aspect of the present invention, the first winding of the first transformer and the first series circuit of the first reactor and the primary winding of the second transformer and the second series circuit of the second reactor are connected in parallel, Since the second secondary winding of the first transformer and the first secondary winding of the second transformer are connected in parallel, the voltage of the secondary windings connected in parallel becomes constant, whereby the first two of the first transformer The voltage of the primary winding of the secondary winding and the second transformer is output in a voltage proportional to the secondary winding ratio of each transformer, and the voltages of the respective transformers are coupled to each other in parallel windings of the secondary windings. The voltage determined by the turns ratio of the voltage can be output well. Since a rectification smoothing circuit is connected to the secondary winding of a transformer by this, a multi-output power supply circuit containing a low voltage output can be comprised by one converter. Therefore, it is possible to provide a compact, inexpensive, high efficiency, multi-output DC converter.

본 발명의 제2의 기술적 측면에 의하면, 제1 트랜스포머의 제1 권선과 제1 리액터의 제1 직렬 회로 및 제2 트랜스포머의 1차 권선과 제2 리액터의 제2 직렬 회로를 병렬로 연결하고, 제1 트랜스포머의 제2의 2차 권선과 제2 트랜스포머의 제2의 2차 권선을 병렬로 연결하기 때문에, 병렬로 연결한 2차 권선의 전압이 일정해짐으로써, 제1 트랜스포머의 제1의 2차 권선 및 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선의 전압은 각각의 트랜스포머의 2차 권선비에 비례하는 전압이 출력되고, 또한, 병렬로 연결된 2차 권선에 서로 전압이 결합되기 때문에 각각의 트랜스포머의 전압의 권선비로 결정되는 전압이 양호하게 출력될 수 있다. 따라서, 상기 제1의 기술적 측면과 유사한 효과가 얻어진다.According to the second technical aspect of the present invention, the first winding of the first transformer and the first series circuit of the first reactor and the primary winding of the second transformer and the second series circuit of the second reactor are connected in parallel, Since the second secondary winding of the first transformer and the second secondary winding of the second transformer are connected in parallel, the voltage of the secondary windings connected in parallel becomes constant, whereby the first two of the first transformer The voltages of the primary windings of the secondary windings and the second transformer are output in a voltage proportional to the secondary winding ratio of each transformer, and the voltages of the respective transformers are coupled to the secondary windings connected in parallel. The voltage determined by the turns ratio of the voltage can be output well. Thus, effects similar to those of the first technical aspect are obtained.

본 발명은 DC-DC 변환형의 전원 회로와 AC-DC 변환형의 전원 회로에 적용가능하다.The present invention is applicable to a power supply circuit of a DC-DC conversion type and a power supply circuit of an AC-DC conversion type.

(미국 지정)(US designation)

본 국제특허출원은 미국 지정에 관하여, 2007년 2월 16일에 출원된 일본 특 허 출원 제2007-036527호(2007년 2월 16일 출원)에 대한 미국 특허법 제119조 (a)에 기초한 우선권의 이익을 원용하며, 당해 개시 내용을 인용한다.This International Patent Application is based on United States Patent Act No. 119 (a) to Japanese Patent Application No. 2007-036527, filed February 16, 2007, filed February 16, 2007, with respect to the designation of the United States. And for the purposes of this disclosure.

Claims (10)

적어도 1차 권선, 제1의 2차 권선 및 제2의 2차 권선을 갖는 제1 트랜스포머;A first transformer having at least a primary winding, a first secondary winding and a second secondary winding; 적어도 1차 권선 및 제1의 2차 권선을 갖는 제2 트랜스포머;A second transformer having at least a primary winding and a first secondary winding; 제1 리액터와 상기 제1 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제1 직렬 회로와, 제2 리액터와 상기 제2 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제2 직렬 회로가 병렬로 연결된 병렬 회로;A first circuit connected in series with a first reactor and a primary winding of the first transformer, and a parallel circuit connected in parallel with a second series circuit connected in series with a second reactor and the primary winding of the second transformer; 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 변환회로;A conversion circuit for converting a DC voltage of a DC power supply into an AC voltage and outputting the AC voltage to the parallel circuit; 상기 제1 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제1 전압을 정류 평활하여 제1 직류 출력을 출력하는 제1 정류 평활 회로; 및A first rectifying smoothing circuit rectifying and smoothing a first voltage generated in the first secondary winding of the first transformer to output a first DC output; And 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제2 전압은 상기 제1 전압과 다른 전압이고, 상기 제2 전압을 정류 평활한 제2 직류 출력을 출력하는 제2 정류 평활 회로;A second rectified smoothing circuit configured to output a second DC output in which the second voltage generated in the first secondary winding of the second transformer is different from the first voltage and rectified smoothly of the second voltage; 를 포함하고,Including, 상기 제1 트랜스포머의 제2의 2차 권선은 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.And the second secondary winding of the first transformer is connected in parallel to the first secondary winding of the second transformer. 적어도 1차 권선, 제1의 2차 권선 및 제2의 2차 권선을 갖는 제1 트랜스포머;A first transformer having at least a primary winding, a first secondary winding and a second secondary winding; 적어도 1차 권선, 제1의 2차 권선 및 제2의 2차 권선을 갖는 제2 트랜스포머;A second transformer having at least a primary winding, a first secondary winding and a second secondary winding; 제1 리액터와 상기 제1 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제1 직렬 회로와, 제2 리액터와 상기 제2 트랜스포머의 1차 권선이 직렬로 연결된 제2 직렬 회로가 병렬로 연결된 병렬 회로;A first circuit connected in series with a first reactor and a primary winding of the first transformer, and a parallel circuit connected in parallel with a second series circuit connected in series with a second reactor and the primary winding of the second transformer; 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 변환회로;A conversion circuit for converting a DC voltage of a DC power supply into an AC voltage and outputting the AC voltage to the parallel circuit; 상기 제1 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제1 전압을 정류 평활하여 제1 직류 출력을 출력하는 제1 정류 평활 회로; 및A first rectifying smoothing circuit rectifying and smoothing a first voltage generated in the first secondary winding of the first transformer to output a first DC output; And 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 발생한 제2 전압은 상기 제1 전압과 다른 전압이고, 상기 제2 전압을 정류 평활한 제2 직류 출력을 출력하는 제2 정류 평활 회로;A second rectified smoothing circuit configured to output a second DC output in which the second voltage generated in the first secondary winding of the second transformer is different from the first voltage and rectified smoothly of the second voltage; 를 포함하고,Including, 상기 제1 트랜스포머의 제2의 2차 권선은 상기 제2 트랜스포머의 제1의 2차 권선에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.And the second secondary winding of the first transformer is connected in parallel to the first secondary winding of the second transformer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 리액터는 상기 제1 트랜스포머의 누설 리액턴스로 이루어지고, 상기 제2 리액터는 상기 제2 트랜스포머의 누설 리액턴스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.And the first reactor is a leakage reactance of the first transformer, and the second reactor is a leakage reactance of the second transformer. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 리액터는 상기 제1 트랜스포머의 누설 리액턴스로 이루어지고, 상기 제2 리액터는 상기 제2 트랜스포머의 누설 리액턴스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.And the first reactor is a leakage reactance of the first transformer, and the second reactor is a leakage reactance of the second transformer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 변환 회로는,The conversion circuit, 일단이 상기 직류 전원의 부하에 연결된 제1 스위칭 소자; 및A first switching element, one end of which is connected to a load of the DC power supply; And 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 상기 직류 전원의 양극에 연결된 제2 스위칭 소자;A second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the anode of the DC power supply; 를 포함하고,Including, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 온/오프하여 상기 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 상기 제1 스위칭 소자의 일단 또는 상기 제2 스위칭 소자의 타단은 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소 자의 연결점에 연결된 전류 공진 커패시터를 통해서 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.Alternately turning on / off the first switching element and the second switching element to convert a DC voltage of the DC power supply into an AC voltage, and one end of the first switching element or the other end of the second switching element is And the AC voltage is output to the parallel circuit through a current resonant capacitor connected to a connection point between a switching element and the second switching element. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 변환 회로는,The conversion circuit, 일단이 상기 직류 전원의 부하에 연결된 제1 스위칭 소자; 및A first switching element, one end of which is connected to a load of the DC power supply; And 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 상기 직류 전원의 양극에 연결된 제2 스위칭 소자;A second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the anode of the DC power supply; 를 포함하고,Including, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 온/오프하여 상기 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 상기 제1 스위칭 소자의 일단 또는 상기 제2 스위칭 소자의 타단은 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 연결점에 연결된 전류 공진 커패시터를 통해서 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.Alternately turning on / off the first switching element and the second switching element to convert a DC voltage of the DC power supply into an AC voltage, and one end of the first switching element or the other end of the second switching element is And the AC voltage is output to the parallel circuit through a current resonant capacitor connected to a connection point between the switching element and the second switching element. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 변환 회로는,The conversion circuit, 일단이 상기 직류 전원의 음극에 연결된 제1 스위칭 소자; 및A first switching element, one end of which is connected to the cathode of the DC power supply; And 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 클램프 커패시터를 통해 상기 직류 전원의 음극에 또는 양극에 연결된 제2 스위칭 소자;A second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the cathode or the anode of the DC power supply via a clamp capacitor; 를 포함하고,Including, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 온/오프하여 상기 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.And the first switching element and the second switching element are alternately turned on / off to convert a DC voltage of the DC power supply into an AC voltage and output the AC voltage to the parallel circuit. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 변환 회로는,The conversion circuit, 일단이 상기 직류 전원의 음극에 연결된 제1 스위칭 소자; 및A first switching element, one end of which is connected to the cathode of the DC power supply; And 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단에 연결되고, 타단이 클램프 커패시터를 통해 상기 직류 전원의 음극에 또는 양극에 연결된 제2 스위칭 소자;A second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the cathode or the anode of the DC power supply via a clamp capacitor; 를 포함하고,Including, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 온/오프하여 상기 직류 전원의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 전압을 상기 병렬 회로에 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.And the first switching element and the second switching element are alternately turned on / off to convert a DC voltage of the DC power supply into an AC voltage and output the AC voltage to the parallel circuit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 정류 평활 회로는, 각각 정류 다이오드와 평활 커패시터를 가지며, 상기 제1 및 제2 전압을 전파 정류 평활 또는 반파 정류 평활하여 상기 제1 및 제2 직류 출력을 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.Each of the first and second rectifying smoothing circuits has a rectifying diode and a smoothing capacitor, and outputs the first and second DC outputs by full-wave rectifying smoothing or half-wave rectifying smoothing the first and second voltages. DC converter. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 및 제2 정류 평활 회로는, 각각 정류 다이오드와 평활 커패시터를 가지며, 상기 제1 및 제2 전압을 전파 정류 평활 또는 반파 정류 평활하여 상기 제1 및 제2 직류 출력을 출력하는 것을 특징으로 하는 직류 변환 장치.Each of the first and second rectifying smoothing circuits has a rectifying diode and a smoothing capacitor, and outputs the first and second DC outputs by full-wave rectifying smoothing or half-wave rectifying smoothing the first and second voltages. DC converter.
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